桌面型3d打印的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种桌面型3D打印机，包括具有左联接端和右联接端的X向组件，还包括底座、分别与左、右联接端对应地固定在底座上的导向立柱，各导向立柱均沿竖直方向延伸，所述X向组件沿竖直方向装配在导向立柱上，所述左、右联接端与相应导向立柱的前、后、左、右四个侧面通过对应的导向结构在竖直方向上导向移动配合。该打印机的导向立柱不但能够为X向组件提供导向，而且起到了构成桌面型3D打印机的框架的作用，结构简单，同时增强了打印机的整体刚度，运行平稳，打印质量好。
【专利说明】桌面型3D打印机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及桌面型3D打印机。
【背景技术】
[0002]3D打印机是一种采用累积制造技术的机器，它以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体。FDM (FusedDeposition Modeling,熔融沉积快速成型)技术是目前应用最多的一种3D打印技术,采用FDM技术的3D打印机的机械结构最简单,设计也最容易,制造成本、维护成本和材料成本也最低，因此也是在家用的桌面型3D打印机中使用得最多的技术。
[0003]例如现有的一种采用FDM技术的桌面型3D打印机，包括机架、分别沿设定的前后方向、左右方向和竖直方向导向移动装配的Y向组件、打印头组件和X向组件。其中X向组件包括左、右联接端和固定联接在左、右联接端之间的导向光轴，各联接端分别依靠对应的丝杆螺母机构在竖直方向上同步升降，丝杆螺母机构中的丝杆在起到传递升降驱动力的同时也起到了对X向组件沿竖直方向进行导向的作用。打印头组件通过直线导轨沿左右方向导向移动设置在X向组件的导向光轴上且其上安装有热嘴组件，Y向组件通过直线导轨沿前后方向导向移动装配在机架底部且其上设有承载台。
[0004]工作时，相应的驱动装置在控制装置控制下分别驱动对应的打印头组件、Y向组件和X向组件按设定的路径往复移动，同时热嘴组件将丝状热熔性材料加热融化，通过微细挤出口挤出，然后沉积在承载台或者前一层已固化的材料上，温度低于固化温度后开始固化，通过材料的层层堆积形成最终成品。但是，由于市面上现有的3D打印机是直接依靠丝杆对X向组件进行导向和驱动，因此打印机的整体刚性不足，机器速度提高时，整体晃动严重，运动平稳性差，打印精度难以保证，直接影响了打印质量。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的是提供一种结构简单且整体刚性强、运行平稳的桌面型3D打印机。
[0006]本实用新型桌面型3D打印机采用的技术方案是:桌面型3D打印机，包括具有左联接端和右联接端的X向组件，还包括底座、分别与左、右联接端对应地固定在底座上的导向立柱，各导向立柱均沿竖直方向延伸，所述X向组件沿竖直方向装配在导向立柱上，所述左、右联接端与相应导向立柱的前、后、左、右四个侧面通过对应的导向结构在竖直方向上导向移动配合。
[0007]与导向立柱四个侧面中的至少一个侧面对应的导向结构包括转动装配在对应联接端上的滚动支撑件，所述滚动支撑件与相应导向立柱的对应表面沿竖直方向滚动支撑配
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[0008]所述滚动支撑件沿竖直方向并排设置有两个。
[0009]所述滚动支撑件为轴承。[0010]所述左联接端和右联接端上设置有用于容纳滚动支撑件的容纳槽，所述滚动支撑件转动装配在对应的容纳槽内。
[0011]所述导向立柱是由侧面设有沿竖直方向延伸的导向凹槽的型材制成，所述滚动支撑件与导向凹槽的槽底面沿竖直方向滚动支撑配合。
[0012]所述左联接端上对应于相应型材左侧面上的导向凹槽设置有滚动支撑件，对应于相应型材其它侧面上的导向凹槽设置有导向凸块；所述右联接端上对应于相应型材右侧面上的导向凹槽设置有滚动支撑件，对应于相应型材其它侧面上的导向凹槽设置有导向凸块；所述导向凸块与对应导向凹槽的槽壁沿竖直方向导向移动配合。
[0013]所述型材的顶部套设有丝卷安装座，所述丝卷安装座下部设有三个用于与型材的任意三个相应侧面贴合配合的侧壁，相对的侧壁上设有沿上下延伸的用于从导向凹槽的顶部开口插入导向凹槽内而与导向凹槽的槽口在槽口宽度方向上挡止配合的凸筋，丝卷安装座上还设有用于插设相应丝卷转轴的转轴通孔。
[0014]所述X向组件上沿左右方向导向移动装配有打印头组件，所述打印头组件由对应设置的同步带驱动，所述打印头组件上设有用于与同步带啮合传动的齿形槽，所述齿形槽包括设有同步齿的齿形槽壁和平面状的平面槽壁，平面槽壁的一部分与齿形槽壁沿同步带延伸方向错开而在齿形槽壁的一侧形成供同步带张紧变形的避让空间，平面槽壁错开的部分上设有用于顶压同步带而将同步带张紧的张紧螺钉。
[0015]本实用新型采用上述技术方案，桌面型3D打印机包括底座、分别与X向组件的左、右联接端对应地固定在底座上的导向立柱，各导向立柱均沿竖直方向延伸，所述X向组件沿竖直方向装配在导向立柱上，所述左、右联接端与相应导向立柱的前、后、左、右四个侧面通过对应的导向结构在竖直方向上导向移动配合，与现有技术相比，上述技术方案中的导向立柱不但能够为X向组件提供导向，而且起到了构成桌面型3D打印机的框架的作用，结构简单，同时增强了打印机的整体刚度，运行平稳，打印质量好。
[0016]另外，与导向立柱四个侧面中的至少一个侧面对应的导向结构包括转动装配在对应联接端上的滚动支撑件，所述滚动支撑件与相应导向立柱的对应表面沿竖直方向滚动支撑配合，能够使X向组件的升降更平稳，且摩擦力小，能够减小X向组件和导向立柱的磨损。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1:本实用新型桌面型3D打印机的一个实施例的立体结构示意图；
[0018]图2:图1的主视图；
[0019]图3:图1中型材的结构示意图；
[0020]图4:图1中A处的局部放大图；
[0021]图5:图2中右端组件内部轴承安装结构的示意图；
[0022]图6:丝卷安装座的结构示意图；
[0023]图7:打印头组件上齿形槽和张紧结构的示意图。
[0024]图中各附图标记对应的名称为:1_机架,2-左侧导向立柱，3-右侧导向立柱，4-导向凹槽，5-控制电路，6-底座，7-Y向组件，8-X向组件，81-左联接端，82-右联接端，83-导杆，9-打印头组件，91-滑动联接座，911-齿形槽壁，912-平面槽壁，913-张紧螺钉孔，92-挤出机组件，93-热嘴组件，10-同步带，11-轴承，12-导向凸块，13-塑料丝卷，14-塑料丝，15-丝卷安装座，151-凸筋，152-转轴通孔，16-丝杆，17-步进电机，18-传动螺母。【具体实施方式】
[0025]本实用新型桌面型3D打印机的一个实施例如图1一图7所示。
[0026]如图1一图2，桌面型3D打印机包括由两根竖直设置的型材和两根横向设置的型材组合成的机架1、沿竖直方向导向移动装配在竖直型材上的X向组件8、固定在机架I底部的底座6和沿前后方向导向移动装配在底座6上的Y向组件7，两根竖直型材构成导向立柱。其中X向组件8包括左联接端81、右联接端82和固定在左、右联接端之间的导杆83，导杆83沿左右方向延伸，其上导向移动装配有打印头组件9。打印头组件9包括滑动联接座91、固定在滑动联接座91上方的挤出机组件92和固定在滑动联接座91下方的热嘴组件93，其中滑动联接座91与导杆83是导向移动装配。桌面型3D打印机还包括转动设置在机架I顶部的塑料丝卷13、相应的控制电路5和驱动装置、检测装置等，其中打印头组件9、Y向组件7均利用同步带10和步进电机17驱动，X向组件8的左、右联接端上均固设有传动螺母18，各传动螺母18与对应的丝杆16构成丝杆16螺母机构，在步进电机17的驱动下带动左、右联接端同步升降，上述驱动方式均是本领域的惯用技术手段，具体结构此处不再赘述。
[0027]型材的结构如图3所示，是一种标准工业铝型材，截面为带槽的方形。型材各侧面上均设有沿竖直方向延伸的导向凹槽4，导向凹槽4的内腔大、槽口窄，呈燕尾形；左联接端81、右联接端82上均设有用于套设到型材上的槽孔，槽孔沿竖直方向延伸。如图5所示，右联接端82上与右侧型材右侧面对应的位置上下并排设有两个轴承容纳槽，两轴承容纳槽内通过转轴分别转动装配有一只轴承11，各轴承11的外圆面与该型材右侧的导向凹槽4的槽底面均沿竖直方向滚动支撑配合，轴承11设有上下并列的两只，能够在减小摩擦的同时使联接端与型材之间的受力更均匀，实现对联接端更稳定的支撑；右联接端82上槽孔的左侧孔壁与左侧型材左侧面上导向凹槽4对应的位置设有导向凸块12，导向凸块12嵌设在该导向凹槽4内，与导向凹槽4的槽壁沿竖直方向导向移动配合并沿左右方向挡止配合，类似地，右联接端82开孔的前、后侧孔壁与右侧型材的前侧面和后侧面对应的位置也设有导向凸块12。通过轴承11和各导向凸块12，右联接端82与右侧型材能够在竖直方向上导向移动配合，并且右联接端82不会在左右方向和前后方向相对型材产生晃动，保证导向精度。左联接端81与左侧导向立柱2的导向结构和右联接端82与右侧导向立柱3的导向结构在左右方向上对称，即左联接端81上与左侧导向立柱2右侧面对应的位置设有轴承11，与左侧导向立柱2其他三个侧面对应的位置设有导向凸块12。
[0028]右侧导向立柱3的顶部套设有丝卷安装座15，丝卷安装座15的结构如图6所示，其下部设有3个用于与型材的3个相应侧面贴合配合的侧壁，相对的侧壁上设有沿上下延伸的用于从导向凹槽4的顶部开口插入导向凹槽4内而与导向凹槽4的槽口在槽口宽度方向上挡止配合的凸筋151，使用时将丝卷安装座15上的凸筋151对准型材上的导向凹槽4并插设到导向凹槽4内，即可将丝卷安装座15固定到型材上。丝卷安装座15顶部还设有用于插设相应塑料丝卷13转轴的转轴通孔152，在转轴通孔152穿入光轴后，将塑料丝卷13轴套进光轴，塑料丝卷13即可绕光轴转动，打印时塑料丝卷13即可在塑料丝14的拉动下自动转动实现开卷，使用方便。[0029]如图7所示，打印头组件9的滑动联接座91上设有用于与对应同步带10啮合传动的齿形槽，所述齿形槽包括设有同步齿的齿形槽壁911和平面状的平面槽壁912，平面槽壁912的左端部分与齿形槽壁911沿同步带10的延伸方向错开而在齿形槽壁911的一侧形成供同步带10张紧变形的避让空间，平面槽壁912错开的部分上设有用于在朝向避让空间旋出时顶压同步带10而将同步带10张紧的张紧螺钉(图中仅示出了供张紧螺钉安装的张紧螺钉安装孔)，通过该张紧螺钉，可以方便地实现对同步带10松紧的调节，保证传动精度，能够提高打印质量。
[0030]桌面型3D打印机工作时，各导向立柱不但能够为X向组件提供导向，而且起到了构成桌面型3D打印机的框架的作用，结构简单，同时增强了打印机的整体刚度，运行平稳。X向组件8升降过程中左联接端81和右联接端82能够通过滚动支撑件在导向凹槽4的槽底面上沿竖直方向滚动配合实现导向，各联接端与导向凹槽4之间的摩擦力小，从而能够减小X向组件8和型材的磨损，延长打印机的使用寿命。
[0031]在上述实施例中，滚动支撑件采用的是轴承11，各联接端上的轴承11设置有两只，并且轴承11是装配在对应联接端的容纳槽内，在本实用新型的其他实施例中，滚动支撑件也可以替换成其他形式，例如采用塑料滚轮，与型材的一个侧面对应的滚动支撑件也可以仅设置一只，或者设置三只以上，而滚动支撑件也可以装配在联接端的外部，例如在各联接端顶面上设置用于支撑轴承的支架，将轴承通过转轴安装在支架上。另外，上述实施例中型材的四个侧面上均设有导向凹槽，在其他实施中，型材也可以替换成其他结构，例如表面平整的型材，此时滚动支撑件可以与型材的外表面滚动配合。
[0032]上述实施例中，左联接端81仅在与左侧导向立柱2的左侧面对应的位置设有滚动支撑件，右联接端82仅在与右侧导向立柱3的右侧面对应的位置设有滚动支撑件，在其他实施例中，各联接端也可以在与相应型材的其他侧面对应的位置设置滚动支撑件，或者在与相应型材的各侧面对应的位置均设置导向凸块，例如，左联接端81在与左侧导向立柱2的左、右侧面对应的位置均设置滚动支撑件。再者，上述实施例中机架I顶部设有丝卷安装座15，塑料丝卷13是转动装配在丝卷安装座15上，打印头组件9的滑动联接座91上设有张紧螺钉，在其他实施例中，丝卷安装座15不是必须结构，塑料丝卷13也可以通过其他方式安装，而同步带10张紧度的调整也可以采用其他的方式进行，例如在安装同步带10带轮的X向组件8上设置位置可调的张紧轮，这是本领域技术人员不需付出创造性劳动即可实现的，具体结构此处不再详细说明。
【权利要求】
1.桌面型3D打印机，包括具有左联接端和右联接端的X向组件，其特征在于:还包括底座、分别与左、右联接端对应地固定在底座上的导向立柱，各导向立柱均沿竖直方向延伸，所述X向组件沿竖直方向装配在导向立柱上，所述左、右联接端与相应导向立柱的前、后、左、右四个侧面通过对应的导向结构在竖直方向上导向移动配合。
2.根据权利要求1所述的桌面型3D打印机，其特征在于:与导向立柱四个侧面中的至少一个侧面对应的导向结构包括转动装配在对应联接端上的滚动支撑件，所述滚动支撑件与相应导向立柱的对应表面沿竖直方向滚动支撑配合。
3.根据权利要求2所述的桌面型3D打印机，其特征在于:所述滚动支撑件沿竖直方向并排设置有两个。
4.根据权利要求2所述的桌面型3D打印机，其特征在于:所述滚动支撑件为轴承。
5.根据权利要求1一4中的任意一项所述的桌面型3D打印机，其特征在于:所述左联接端和右联接端上设置有用于容纳滚动支撑件的容纳槽，所述滚动支撑件转动装配在对应的容纳槽内。
6.根据权利要求1一4中的任意一项所述的桌面型3D打印机，其特征在于:所述导向立柱是由侧面设有沿竖直方向延伸的导向凹槽的型材制成，所述滚动支撑件与导向凹槽的槽底面沿竖直方向滚动支撑配合。
7.根据权利要求6所述的桌面型3D打印机，其特征在于:所述左联接端上对应于相应型材左侧面上的导向凹槽设置有滚动支撑件，对应于相应型材其它侧面上的导向凹槽设置有导向凸块；所述右联接端上对应于相应型材右侧面上的导向凹槽设置有滚动支撑件，对应于相应型材其它侧面上的导向凹槽设置有导向凸块；所述导向凸块与对应导向凹槽的槽壁沿竖直方向导向移动配合。
8.根据权利要求1一4中的任意一项所述的桌面型3D打印机，其特征在于:所述型材的顶部套设有丝卷安装座，所述丝卷安装座下部设有三个用于与型材的任意三个相应侧面贴合配合的侧壁，相对的侧壁上设有沿上下延伸的用于从导向凹槽的顶部开口插入导向凹槽内而与导向凹槽的槽口在槽口宽度方向上挡止配合的凸筋，丝卷安装座上还设有用于插设相应丝卷转轴的转轴通孔。
9.根据权利要求1一4中的任意一项所述的桌面型3D打印机，其特征在于:所述X向组件上沿左右方向导向移动装配有打印头组件，所述打印头组件由对应设置的同步带驱动，所述打印头组件上设有用于与同步带啮合传动的齿形槽，所述齿形槽包括设有同步齿的齿形槽壁和平面状的平面槽壁，平面槽壁的一部分与齿形槽壁沿同步带延伸方向错开而在齿形槽壁的一侧形成供同步带张紧变形的避让空间，平面槽壁错开的部分上设有用于顶压同步带而将同步带张紧的张紧螺钉。
【文档编号】B29C67/00GK203527891SQ201320609940
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】石卫华 申请人:河南良益机电科技有限公司